DE4112752A1 - Verbindungselement fuer aus kunststoff bestehende, lichtleitende fasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement für aus Kunststoff bestehende, lichtleitende Fasern, bestehend aus einem Koppler, an den mindestens drei Fasern anschließbar sind und durch welchen das von jeder Faser auf einer Seite des Kopplers eingespeiste Licht gleichmäßig auf alle auf der anderen Seite des Kopplers befindlichen Fasern verteilt wird (EP-OS 04 03 896).

Ein derartiges Verbindungselement wird beispielsweise bei Vorrichtungen benötigt, in denen mehrere Signalquellen vorhanden sind, die alle gleichberechtigt miteinander korrespondieren können sollen. Solche Vorrichtungen sind beispielsweise Kraftfahrzeuge oder Werkzeugmaschinen. Damit von allen Signalquellen Signale zu allen anderen Signalquellen gesendet und auch von allen anderen Signalquellen empfangen werden können, sind entsprechende leitende Verbindungen aller Signalquellen untereinander erforderlich. Wenn dabei jede Signalquelle mit jeder anderen Signalquelle direkt verbunden wird, ergibt sich bereits ab drei Signalquellen eine große Anzahl von Fasern mit komplizierter, schlecht zu übersehender Anordnung.

Dieser Aufwand kann bei Einsatz eines Verbindungselements nach der eingangs erwähnten EP-OS 04 03 896 vermieden werden. In diesem als Sternkoppler bezeichneten Verbindungselement ist eine Anzahl von Fasern in einem parallel liegenden Bereich miteinander verschmolzen. Von einer Faser auf einer Seite des Schmelzbereichs zugeführtes Licht wird auf der anderen Seite des Schmelzbereichs auf alle Fasern gleichmäßig verteilt. Signalquellen, die mit je einem Faserende auf beiden Seiten des Schmelzbereichs verbunden sind, können daher miteinander Signale austauschen. Dabei müssen an jede Signalquelle nur die beiden Faserenden angeschlossen werden. Der Aufwand zur Herstellung dieses Sternkopplers ist relativ hoch, da die Fasern in dem für den Schmelzvorgang vorgesehenen Bereich abgemantelt werden müssen. Hinzu kommt, daß relativ lange Fasern verarbeitet werden müssen, damit für alle Anwendungsfälle gegebenenfalls eine ausreichende Länge zur Verfügung steht. Der Sternkoppler ist außerdem nicht nachrüstbar, sondern auf die verschmolzene Anzahl von Fasern beschränkt, so daß weitere Signalquellen gegebenenfalls nicht anschließbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verbindungselement so weiterzubilden, daß es bei einfacher Herstellung unabhängig von der Länge der anzuschließenden Fasern eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß der Koppler aus zwei Kegelstümpfen besteht, deren Spitzen ineinander übergehen und an deren planen Stirnflächen die miteinander zu verbindenden Fasern auf unterschiedlichen Seiten des Kopplers anschließbar sind und
• - daß Länge und Öffnungswinkel der beiden Kegelstümpfe des Kopplers so bemessen sind, daß das von jeder an beliebiger Stelle einer Stirnseite des Kopplers angeschlossenen Faser eingespeiste Licht gleichmäßig auf die gegenüberliegende Stirnseite verteilt wird.

Dieses Verbindungselement ist auf besonders einfache Weise reproduzierbar herzustellen. Es besteht im Prinzip nur aus dem als Doppelkegel ausgebildeten Koppler, der beispielsweise in einer einfachen Spritzform oder auch durch Gießen aus geeignetem Material hergestellt werden kann. Die Anzahl der an die Stirnflächen anschließbaren Fasern richtet sich nach deren jeweiliger Größe. Es ist auf diese Weise möglich, nur drei Glasfasern, aber auch eine größere Anzahl derselben an beiden Seiten des Kopplers anzuschließen. Die Fasern können eine beliebige, unterschiedliche, vorher bekannte Länge haben, so daß sie auch bis zu entfernteren Signalquellen geführt werden können. Ein bereits installiertes Verbindungselement ist jederzeit nachrüstbar, wenn die Stirnflächen des Kopplers groß genug sind, um den Anschluß weiterer Fasern zuzulassen. Die Länge der an den Koppler anzuschließenden Fasern und ihre Anzahl sind also variabel an den Bedarf anpaßbar. Sie beeinflussen Herstellung und Aufbau des Verbindungselements nicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 das Verbindungselement nach der Erfindung in schematischer Darstellung.

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform.

Fig. 3 eine Seitenansicht des Verbindungselements nach Fig. 1 oder 2.

Fig. 4 und 5 zwei unterschiedliche Anordnungen mit darin eingesetzten Verbindungselementen nach der Erfindung.

In der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber statt des Wortes "Kegelstumpf" das Wort "Kegel" verwendet.

Das in Fig. 1 dargestellte Verbindungselement - im folgenden als "Koppler K" bezeichnet - besteht aus Kunststoff. Geeignete Materialien sind beispielsweise Polycarbonat (PC) und Polymetylmetacrylat (PMMA). Der Koppler K ist als Doppelkegel ausgeführt, bei dem die beiden Kegel mit ihren Spitzen ineinander übergehen. Auf beiden Seiten ist der Koppler K durch plane Stirnflächen S1 und S2 begrenzt, die in bevorzugter Ausführungsform kreisrund ausgebildet sind. An den Koppler K sind gemäß Fig. 3 auf beiden Seiten jeweils drei Fasern F angeschlossen. Es können aber auch mehr als drei Fasern F auf beiden Seiten des Kopplers K angeschlossen werden. Die Stirnflächen S1 und S2 des Kopplers K sind zweckmäßig so bemessen, daß die angeschlossenen Fasern F eine möglichst große Fläche derselben abdecken.

Dar Steigungswinkel α und die Länge der beiden Kegel des Kopplers K sind so bemessen, daß das von jeder der Fasern F auf einer Seite eingespeiste Licht gleichmäßig auf die gegenüberliegende Stirnfläche des Kopplers K verteilt wird. Das Licht tritt also in jede dort angeschlossene Faser F ein. Der Koppler K hat damit die Funktion eines in beiden Übertragungsrichtungen wirkenden Mischers. Diese Funktion ist insbesondere dann erfüllt, wenn sichergestellt ist, daß das Licht an den Rändern des Kopplers K total reflektiert wird. Der Verlauf von auf der linken Seite des Kopplers K eingespeistem Licht ist in Fig. 1 angedeutet.

Die Abmessungen des Kopplers K bzw. seiner beiden Kegel hängen vom eingesetzten Material, aber auch von der Wellenlänge des für die Signalübertragung verwendeten Lichts ab. Die Wellenlänge liegt vorzugsweise zwischen 660 nm und 800 nm. Der Koppler K soll außerdem möglichst kurz ausgeführt werden, damit die Dämpfung des Lichts nicht zu hoch wird. Innerhalb eines Kegels soll das Licht außerdem nach Möglichkeit nur einmal reflektiert werden.

Zur Sicherstellung der Mischerfunktion des Kopplers K kann es erforderlich sein, zwischen den beiden Kegeln ein zylindrisches Zwischenstück Z anzubringen, so wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Das Zwischenstück Z ist einstückig mit den Kegeln zum Koppler K verbunden. Als Zwischenstück Z kann ein Abschnitt einer Faser verwendet werden. Seine Länge wird in praktischer Ausführung durch die Dämpfung des zu übertragenden Lichts begrenzt.

Der Einsatz eines Kopplers K nach den Fig. 1 oder 2 geht in prinzipieller Darstellung aus Fig. 4 für ein System hervor, in dem drei Signalquellen 1, 2 und 3 vorhanden sind, die alle gleichberechtigt miteinander Signale austauschen können sollen. Jede der Signalquellen 1, 2 und 3 ist über zwei Fasern a und b an den Koppler K angeschlossen, und zwar derart, daß jeweils die Faser a an die eine Stirnfläche des Kopplers K angeschlossen ist, während die Faser b mit der anderen Stirnfläche desselben verbunden ist. Wenn die Signalquelle 1 beispielsweise ein Signal an die Signalquelle 3 schicken will, dann wird dieses Signal über die Faser a der Signalquelle 1 zum Koppler K geleitet und von dort über die Faser b der Signalquelle 3 dieser zugeführt.

Da an den Stirnflächen des Kopplers K jeweils drei Fasern der drei Signalquellen 1, 2 und 3 angeschlossen sind, tritt das von der Signalquelle 1 kommende Licht auch in die Fasern b der eigenen und der Signalquelle 2 ein. Es muß daher mit jedem Signal gleichzeitig eine bestimmte Kennung ausgesandt werden, die sicherstellt, daß das Signal ausschließlich zu der gewünschten Signalquelle gelangt. Dabei kann der Empfänger der sendenden Signalquelle von der empfangenden Signalquelle eine Bestätigung bzw. Quittung erhalten. Es ist allerdings auch möglich, während der Zeit des Sendens den eigenen Empfänger abzuschalten. Das eigene Signal soll auf jeden Fall nicht über die eigene Faser b empfangen werden.

Eine dafür geeignete Technik ist beispielsweise das bekannte Multiplexverfahren.

Das Verbindungselement kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung auch gemäß Fig. 5 ausgeführt sein. Die beiden Kegel des Kopplers K sind dabei über ein flexibles Zwischenstück Z miteinander verbunden, so daß die Stirnflächen S1 und S2 auf der gleichen Seite des Kopplers K liegen. Sie werden zweckmäßig in einer Ebene angeordnet. Die zu den Signalquellen 1 bis 3 führenden Fasern a und b können an ein derart ausgebildetes Verbindungselement einfacher angeschlossen werden. Auch ihre Führung bzw. Verlegung wird dadurch einfacher.

Anhand der Fig. 4 und 5 ist der Einsatz des Verbindungselements für drei Signalquellen beschrieben. Es können selbstverständlich auch mehr als drei Signalquellen sein.

Claims (4)

1. Verbindungselement für aus Kunststoff bestehende, lichtleitende Fasern, bestehend aus einem Koppler, an den mindestens drei Fasern angeschlossen sind und durch welchen das von jeder Faser auf einer Seite des Kopplers eingespeiste Licht gleichmäßig auf alle auf der anderen Seite des Kopplers befindlichen Fasern verteilt wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Koppler (K) aus zwei Kegelstümpfen besteht, deren Spitzen ineinander übergehen und an deren planen Stirnflächen (S1, S2) die miteinander zu verbindenden Fasern (F) auf unterschiedlichen Seiten des Kopplers (K) anschließbar sind und daß Länge und Steigungswinkel (α) der beiden Kegelstümpfe des Kopplers (K) so bemessen sind, daß das von jeder an beliebiger Stelle einer Stirnseite (S1) des Kopplers (K) angeschlossenen Faser (F) eingespeiste Licht gleichmäßig auf die gegenüberliegende Stirnseite (S2) verteilt wird.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Kegelstümpfen ein zylindrisches Zwischenstück (Z) angeordnet ist, mit dem die Kegelstümpfe mit ihren Spitzen verbunden sind.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (Z) flexibel ausgeführt ist.

4. Verwendung eines Verbindungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für ein System mit mindestens drei Signalquellen (1, 2, 3), in dem jede Signalquelle mit zwei Fasern (a, b) ausgerüstet ist, von denen eine an eine Stirnfläche (S1) des Kopplers (K) und die andere an dessen andere Stirnfläche (S2) angeschlossen ist.